Principaux lecteurs

Les entraînements principaux sont principalement des moteurs électriques synchrones et asynchrones à commande en boucle fermée. Leurs applications incluent des moteurs en kit ou en boîtier destinés à être utilisés dans les machines de tournage, de fraisage et de rectification ainsi que dans les centres d'usinage. Les entraînements de broche traditionnels dotés de moteurs logés – pour la plupart refroidis par air – sont également populaires comme entraînements principaux. En comparaison avec les motobroches, elles sont moins coûteuses si l'on considère les coûts secondaires des deux systèmes. D'une part, l'interposition de réducteurs permet d'adapter la vitesse de rotation et le couple à la tâche d'usinage. D’un autre côté, les réducteurs provoquent des forces radiales indésirables, du bruit et une usure accrue.

Les entraînements principaux utilisant des moteurs en kit avec broche intégrée sont devenus techniquement sophistiqués. Étant donné que les boîtes de vitesses et les embrayages peuvent être supprimés, ces entraînements permettent un mouvement de rotation centré sans souffrir de force de cisaillement. Ils se distinguent par leur douceur de fonctionnement à long terme et leur usure minimale et sont souvent utilisés pour l'usinage haute performance. La génération d'entraînements avec des couples plus élevés reste actuellement assez coûteuse, car soit un engrenage (planétaire) doit être intégré dans la broche, soit une puissance moteur plus élevée doit être sélectionnée. Pour effectuer la maintenance préventive et l'entretien, des capteurs doivent être intégrés à la broche pour surveiller et acquérir des données de mesure. Un refroidissement à l'huile, à l'air ou au glycol reste nécessaire.

Entraînements d'alimentation

Pour les entraînements d'alimentation, le choix se fait entre des systèmes électromécaniques ou hydrauliques. Dans le cas des entraînements électromécaniques, le servomoteur électrique avec vis à billes domine actuellement dans le monde entier. Il convertit le mouvement de rotation en un mouvement linéaire. Ici, les moteurs synchrones à boîtier sont préférés, car ils doivent répondre à des exigences élevées en termes de positionnement, de fonctionnement synchronisé et de dynamique ; plus que le lecteur principal.

En raison de sa rigidité statique élevée, ce système d'entraînement traditionnel convient à une variété d'applications, mais il est sujet à l'usure. En fonction des conditions d'installation et des couples requis, le servomoteur est relié à la broche soit directement, soit par exemple via une courroie synchrone.

Les entraînements doivent offrir une résistance à l’usure, ainsi qu’une rigidité et une dynamique élevées. Une telle combinaison de caractéristiques permet une plus grande précision et un fonctionnement sans problème à long terme que ceux obtenus avec un ensemble vis à billes comparable avec système de mesure de position indirecte.

Le régime de charge du variateur est un aspect limitant son utilisation. Bien entendu, cela ne signifie pas que, lors d'usinages avec des forces importantes, les systèmes de vis à billes et les solutions d'entraînement hydrauliques puissent être supprimés. Les éléments de support de la machine tels que le carter à copeaux avec sa vitesse de coulissement maximale autorisée et le guidage du chariot avec son comportement amortisseur peuvent également limiter l'application. Les avantages des entraînements à moteur linéaire sont contrebalancés par les coûts d'investissement associés, qui ont jusqu'à présent empêché une percée mondiale de cette technologie d'entraînement.

Les entraînements d'alimentation hydrauliques sont recherchés lorsque leurs avantages ont un impact significatif, comme dans les espaces confinés, ainsi que dans les applications qui nécessitent une dynamique élevée et des forces d'avance importantes. Et, bien sûr, l’entraînement hydraulique de l’alimentation doit être positionné avec une précision au micromètre près. Des applications pratiques démontrent que l'entraînement linéaire hydraulique fonctionne sans jeu, est durable et tend à être plus durable qu'un entraînement comparable avec ensemble vis à billes. Avec les entraînements électriques, chaque performance spécifique (couple et vitesse de rotation) doit être installée. Cependant, un axe hydraulique peut tirer de l'énergie en fonction de la demande d'un accumulateur de fluide hydraulique, réduisant ainsi la puissance d'entrée installée jusqu'à 80 %.

Entraînements auxiliaires

Une variété de variateurs répondent aux capacités requises dans une application de variateur auxiliaire. Dans l'éventail des fonctions d'entraînement auxiliaires des machines-outils, il n'y a pas de tendance significative et certains groupes éprouvés ne se démarquent pas non plus. Le choix dépendra de l'application.

Il n'est pas rare qu'un groupe de machines doté d'une séquence fermée de fonctions combine différents entraînements. Il existe des exemples de cela dans les applications où des entraînements électromécaniques pour chariots déplacés verticalement ou en diagonale sont utilisés en combinaison avec une compensation de poids hydraulique ou pneumatique. Ici, la compensation de poids peut être comprise comme un entraînement auxiliaire passif au sens le plus large, dont la tâche est de compenser la force de poids de la masse déplacée. La compensation du poids peut être obtenue de plusieurs manières, le système hydraulique avec accumulateur de liquide hydraulique étant populaire. Si la force de poids à compenser est faible, un ressort à gaz pneumatique peut remplir cette fonction. Les avantages de ces solutions résident dans leur comportement dynamique adaptable ainsi que dans leur bilan énergétique favorable.

Les entraînements pneumatiques sont idéaux pour une utilisation dans les appareils de manutention grâce à leur faible poids, leur structure de commande simple et la rapidité de leurs mouvements. Ces caractéristiques s'appliquent aux unités d'alimentation et de chargement pour des masses plus petites, qui sont intégrées dans le flux de pièces du processus de production. Le serrage des outils et des pièces sur les machines-outils est essentiel, car il influence la précision et la répétabilité des opérations. Les pinces hydrauliques représentent un type spécial d'entraînement auxiliaire et sont utilisées dans les machines avec chargement et déchargement des pièces sans surveillance, grâce au fait qu'elles sont facilement automatisées. La densité de force élevée des éléments de serrage favorise la construction de dispositifs de serrage dans les espaces les plus réduits.

Conclusion

Il existe une gamme de concepts d'entraînement électriques, hydrauliques, électromécaniques et pneumatiques comme solutions aux tâches d'entraînement des machines-outils. L'équipe d'ingénierie doit décider quel type de concept d'entraînement est adapté à la tâche, en tenant compte d'un certain nombre de contraintes. Un bon fournisseur d’automatisation possédant une expertise dans tous ces groupes technologiques prendra en compte et conseillera les clients dans ces décisions.